Foto : Francesco Pacienza

I SITI DI IMPORTANZA COMUNITARIA (SIC) MARINI DELLA CALABRIA STATO DELLE CONOSCENZE E IMPLICAZIONI NELLE STRATEGIE DI MONITORAGGIO, GESTIONE E CONSERVAZIONE.

VALUTAZIONE DELLO STATO ECOLOGICO DELLE ACQUE MARINO COSTIERE DELLA CALABRIA

Determinazione della qualità degli ambienti marino costieri mediante

biomarcatori multiscala

Prof.ssa Radiana Cozza

Dipartimento di Biologia, Ecologia e Scienze della Terra

Università della Calabria

15 Maggio 2019

Ricadi (VV) - Calabria

Ambienti marino costieri: importanza e tutela

Cirella-Diamante (CS) - Calabria

Capo Rizzuto (KR)

Ambienti marino costieri: importanza e tutela

Pinna nobilis

Specie marine protette

Habitat prioritari

Habitats Directive (Dir 92/43/CEE)

Habitat prioritario 1120* Prateria di Posidonia oceanica

Caretta caretta

turismo

Ambienti marino costieri: importanza e tutela

sviluppo

Pesca e industria

La Direttiva 2000/60/CE, in relazione alla tutela degli ambienti acquatici e in particolare alla protezione degli ecosistemi, introduce il concetto di “qualità ambientale”, stabilendo

l’obbligo del raggiungimento del migliore “stato ecologico” e “stato chimico” possibile, ovvero il conseguimento di un “buono stato”

Ambienti marino costieri: importanza e tutela

campagne di monitoraggio con campionamento e l’analisi periodica di determinati parametri ambientali.

da monitorare gli Elementi di Qualità Biologica (EQB)

EQB >>Bioindicatori organismo (o insieme di organismi) in grado di fornire informazioni sulla qualità dell’ambiente e i suoi cambiamenti.

Ambienti marino costieri: EQB

Variazioni identificabili (biomarkers)

biochimiche, fisiologiche, morfologiche, ecologiche

Scala Biologica Ecologica

anni Ecosistema

(Macroscala)

Cellulare

(Ultrascala)

ore

Gra

vità

de

ll’e

ffe

tto

su

ll’in

tegr

ità

de

l sis

tem

a

Live

llo d

i str

ess

- te

mp

o d

i esp

osi

zio

ne

Elementi di Qualità Biologica (EQB) per le acque marine

Ambienti marino costieri: EQB

fitoplancton macroalghe

piante

macroinvertebrati bentonici

Valido strumento per monitoraggio ambientale

* specie bentonica

* longeva

* ampiamente diffusa in tutto il Mediterraneo

* sensibile ai cambiamenti ambientali

Posidonia oceanica : buon indicatore perché…..

BQE (Biological Quality Element) according to WFD, 2000/60/EC)

Ottimo biondicatore per la valutazione dello stato ecologico

delle acque costiere

Posidonia oceanica specie chiave degli ecosistemi costieri perché….

• grande pregio ecologico

• fornisce servizi all’uomo e all’ambiente

• (valore economico pari a 172€/m2/anno*)

• elevata produzione di

sostanza organica (Produzione Primaria- reti trofiche)

• elevata ossigenazione acque

• elevata biodiversità

• area di nursery

stabilizzazione dei litorali

• riduzione idrodinamismo

* Vassallo et al., 2013. Mar.Pollut.Bull.75, 157–67.

Biomarkers multiscala

Ecosistema

(Macroscala)

Comunità

(Mesoscala)

Cellulare

(Ultrascala)

Popolazione

Individuo

(Microscala)

Analisi aspetti fisiografici, strutturali

e funzionali

Scene satellitari, foto aeree, immagini drone

Acquisizioni fotogrammetriche

mediante R.O.V. e veicoli Towed

Analisi fisiologiche, biocimiche, genomiche

Analisi integrata dei dati, dei segnali e delle

risposte

Biomarkers multiscala: Metodologie

Individuo

(Microscala)

Ecosistema

(Macroscala)

Comunità

(Mesoscala)

Cellulare

(Ultrascala)

Popolazione

Biomarkers multiscala anni

Ecosistema

(Macroscala)

Comunità

(Mesoscala)

Individuo

(Microscala)

Cellulare

(Ultrascala)

ore

Gra

vità

del

l’eff

etto

su

ll’in

tegr

ità

del

sis

tem

a

Live

llo d

i str

ess

- te

mp

o d

i esp

osi

zio

ne

Popolazione

biomassa epifiti

Densità dei fasci

Biomarkers multiscala

fenologia della pianta

-n°foglie/ fascio

(distinte in giovanili, intermedie e adulte); -lunghezza e larghezza di ciascuna foglia; lunghezza della base fogliare (presente solo nelle foglie adulte);

Biomarkers multiscala

anni Ecosistema

(Macroscala)

Comunità

(Mesoscala)

Individuo

(Microscala)

Cellulare

(Ultrascala)

ore

Gra

vità

de

ll’e

ffe

tto

su

ll’in

tegr

ità

de

l sis

tem

a

Live

llo d

i str

ess-

tem

po

di e

spo

sizi

on

e

Popolazione

Indice derivato LAI (leaf area index)

Biomarkers multiscala

Lepidocronologia: tecnica retrospettiva

Livello Individuo

(Microscala)

S. Gobert et al. / Marine Pollution Bulletin 58 (2009) 1727–1733

L’Indice PREI (Posidonia oceanica Rapid Easy Index) (Gobert et al., 2009) definisce

lo stato di qualità dei posidonieti.

L’indice multimetrico PREI include il calcolo di cinque descrittori:

La densità della prateria (fasci m-2);

La superficie fogliare per fascio (cm2 fascio-1);

Il rapporto tra la biomassa degli epifiti (mg fascio-1) e la biomassa fogliare del fascio

(mg fascio-1);

La profondità del limite inferiore;

La tipologia del limite inferiore.

POMI, adottato dalla Spagna (Catalogna, Isole Baleari, Andalusia).

PREI, adottato dalla Francia, dall’Italia e da Cipro (D.M.260/2010)

Indici di classificazione proposti ed intercalibrati

RQE (Rapporto di Qualità Ambientale) = (RQE’ + 0,11) / (1 + 0,10)

Dove:

RQE’ = (Ndensità + Nsuperficie fogliare fascio + Nbiomassa epifiti/biomassa fogliare + Nlimite inferiore) / 3.5

Ndensità = valore misurato - 0 / valore di riferimento – 0, in cui 0 viene considerato il valore di densità

indicativo di pessime condizioni.

Nsuperficie fogliare fascio= valore misurato - 0 / valore di riferimento - 0, in cui 0 viene considerato il valore

di superficie fogliare fascio indicativo di pessime condizioni.

Nbiomassa epifiti/biomassa fogliare = 1- (biomassa epifiti / biomassa fogliare) * 0,5.

Nlimite inferiore= (N’ - 17) / (valore di riferimento profondità – 17), in cui 17 m è considerata la profondità

minima del limite inferiore indicativa di pessime condizioni. N’= profondità limite inferiore misurata + λ, dove

λ = 0 (limite inferiore stabile), λ =3 (limite inferiore progressivo), λ = -3 (limite inferiore regressivo).

Indici di classificazione proposti ed intercalibrati

Il valore del PREI varia tra 0 e 1 e corrisponde al Rapporto di Qualità Ecologica (RQE).

EQR STATO ECOLOGICO

1 – 0,775

Elevato

0,774 – 0,550

Buono

0,549 – 0,325

Sufficiente

0,324 – 0,100

Scarso

< 0,100 – 0

Cattivo

Valori di EQR e il corrispondente stato ecologico

anni Ecosistema

(Macroscala)

Comunità

(Mesoscala)

Individuo

(Microscala)

Cellulare

(Ultrascala)

ore

Gra

vità

del

l’eff

etto

su

ll’in

tegr

ità

del

sis

tem

a

Live

llo d

i str

ess

- te

mp

o d

i esp

osi

zio

ne

Cellulare

(Ultrascala)

• Biomarkers innovativi

Early warning

Approccio usato in progetto PON SIGIEC - Biomonitoring of Posidonia oceanica beds by a multiscale approach R.Cozza,F.Rende,M.Ferrari, L.Bruno, M.Pacenza,L.Dattola, M.B.Bitonti Aquatic Botany, 156, June 2019, Pages 14-24

Cirella 1 Stazione di Controllo 39°41,838N, 15°48,343E

Cirella 2 Stazione di Controllo 39°41,987N, 15°48,292E

Cirella 3 Stazione di Controllo 39°41,920N, 15°48,314E

Diamante 1 Stazione

IMPATTATA

39°40,535N, 15°48,882E

Diamante 2 Stazione

IMPATTATA

39°40,490N, 15°48,950E

Diamante 3 Stazione

IMPATTATA

39°40.428N, 15°49.077E sito di controllo

sito di impatto

CIRELLA DIAMANTE

IT9310036 Fondali Isola di Cirella-Diamante

ST 1 Stazione di Controllo 38°55’11,898”N,16°59’35,98” E

ST 2 Stazione di Controllo 38°54’40.72”N, 17°00’0.737” E

ST 3 Stazione di Controllo 38°53’53.56” N, 17°00’52.37” E

A 1 Stazione impattata 38°54’39,77”N, 17°02’17.22”E

A 2 Stazione impattata 38°54’44.51”N, 17°02’58.10” E

A 3 Stazione impattata 38°54’14.39”N, 17°04’29.71” E

sito di controllo

sito di impatto

IT9320097 Fondali da Crotone a Le Castella

LCC

LCI

fenologia della pianta

Livello di studio a diversa scala

efficienza fotosintetica

biomassa epifiti

anni Ecosistema

(Macroscala)

Comunità

(Mesoscala)

Individuo

(Microscala)

Cellulare

(Ultrascala)

ore

Gra

vità

del

l’eff

etto

su

ll’in

egri

tà d

el s

iste

ma

Live

llo d

i str

ess

- te

mp

o d

i esp

osi

zio

ne

Descrittori fenologici

1 Larghezza foglie INTERMEDIE

2 Lunghezza totale foglie INTERMEDIE

3 Lunghezza tessuto verde foglie INTERMEDIE

4 Lunghezza tessuto bianco

5 Larghezza foglie ADULTE

6 Lunghezza totale foglie ADULTE

7 Lunghezza tessuto verde foglie ADULTE

8 Lunghezza tessuto bruno foglie ADULTE

9 Lunghezza base

10 Lunghezza lemma foglie ADULTE

11 Numero foglie INTERMEDIE

12 Numero foglie ADULTE

13 Numero foglie TOTALI

14 Superficie foglie INTERMEDIE

15 Superficie foglie ADULTE

16 Superficie foglie TOTALI

17 Coefficiente "A" foglie ADULTE

18 Coefficiente "A" foglie TOTALI

Descrittori relativi alla biomassa epifitica

19 Biomassa epifiti delle foglie ADULTE

20 Biomassa epifiti delle foglie INTERMEDIE

Descrittori fisiologici

21 Fo

22 Fm

23 Fv

24 Fv/Fm

25 Area

26 Tfm

27 RC / ABS

28 Fv / Fo

29 PI

30 Sm

31 ψ0

Sintesi dei descrittori analizzati

LCI

LCC

biometria delle foglie intermedie, buon marcatore a livello fenologico in entrambi i litorali

PI (Photosynthetic index) è un buon marcatore per discriminare i siti impattati rispetto a quelli di controllo.

RC/ABS che indica la densità dei centri di reazione Fv/Fm che indica l’efficienza fotochimica primaria correlano positivamente con le praterie in buono stato di salute.

Diamante Cirella

Spots rossi, impatto; spots blu, controllo

Conclusioni

biomarcatori precoci per migliorare gli indici e/o validazione di nuovi

possibilità di elaborare un nuovo indice comprensivo della biometria, performance fotosintetica

Integrazione dei risultati del monitoraggio e restituzione del PREI

(definizione dello Stato Ecologico)